PCB Blogu - PCB Toprak Wire'in Interference and Suppression

İçeri PCB tahtası tasarlama, özellikle yüksek frekans devrelerinde, Yer kablo araştırmalarından neden olağanüstü ve abnormal görüntüler sık sık karşılaşırlar.. Bu kağıt yeryüzü kablo araştırmalarının nedenlerini analiz ediyor., üç tür yerel kablo araştırmalarını detayla tanıtır, ve pratik deneyimlere dayalı çözümler teklif ediyor.. Bu engelleme metodları pratik uygulamaların iyi sonuçlarına ulaştı., bazı sistemlerin alanda başarılı çalışmalarını. Tek çip mikro bilgisayar sisteminde, ... PCB tahtası (printed circuit board) is an important component used to support circuit components and provide electrical connections between circuit components and devices. Yönetim sürecinde kesin bir impedans olmalı.. Kablodaki induktans komponenti voltaj sinyalinin iletişimini etkileyecek., ve direnç komponenti şu anda sinyalin yayılmasını etkileyecek. Yüksek frekans çizgisinde etkisi özellikle ciddidir.. Yer impedansının etkisi belirlenmeli ve yok edilmeli.

1. The reason for the interference
Resistance and impedance are two different concepts. Saldırı DC eyaletinde bulunan kabloların engellemesini anlatıyor., Ve impedance, kabloların AC eyaletindeki ağırlıklara dayanılmasını anlatıyor., bu da kabloların. Yer kablosu her zaman impedans ediyor., Yer kablosunu bir multimetrle ölçünce, Yer kablosunun dirençliği genelde mm Ω. 10 cm uzunluğuyla bir kablo parçasını alıyorum., 1'in genişliği.5 m m ve PCB'de 50 mm kalınlığı bir örnek olarak, impedans hesaplamayla alınabilir.. R=ρL/s(Ω), where L is the length of the wire (m), s is the cross-sectional area of the wire (mm2), Ve Ï -- rezistenci Ï -- 0.02, bu yüzden kabloların direnç değeri yaklaşık 0..026 Ω. Bir kablo parçası diğer kablolardan uzakta ve uzunluğu genişliğinden çok daha büyüktür., kabloların kendi incelemesi 0'dur..8 μH/m, 10 cm uzun bir kablo induktansı 0'dur..08 μH. Sonra telin etkileyici reaksiyonu, bu formüle göre hesaplayın: XL=2πfL, bu formülde, f is the frequency (Hz) of the signal passing through the wire, and L is the self-inductance of the wire per unit length (H). Bu yüzden..., Düşük frekans ve yüksek frekans üzerinde telin etkileyici reaksiyon değerlerini sayıyla hesaplanır: gerçek devre, elektromagnet araştırmalarını neden olan sinyal sık sık puls sinyali, ve puls sinyali zengin yüksek frekans komponentlerinde, bu yüzden yeryüzünde büyük miktarda ses oluşturacak. voltaj. Yukarıdaki formül hesaplamasından görebiliyor ki kablo saldırısı düşük frekans sinyal transmisindeki kablo etkisinden daha büyük.. Dijital devreler için, devrelerin operasyon frekansı çok yüksektir., ve kablo induktans yüksek frekans sinyallerindeki kablo saldırısından çok daha büyük.. Bu yüzden..., yeryüzünde dizital devreler etkisi çok önemlidir.. Bu yüzden, akışın küçük bir dirençten geçtiğinde büyük bir voltaj düşürmesi oluyor., devreyi doğal olarak çalıştırıyor,.

2. Ground wire interference mechanism
2.1 Ground loop interference
Ground loop interference is a relatively common interference phenomenon that often occurs between devices that are connected by long cables and are far apart. Yer kablosu tarafından sebep olan elektromagnet araştırmalarının en önemli sebebi yeryüzü kablosunun engellemesidir.. Ağır yeryüzünün kablosundan geçtiğinde, bir voltaj yeryüzünde oluşturulacak, yeryüzü kablo sesi. Bu voltaj tarafından sürüyor., toprak döngüsü oluşturulacak, toprak dönüşünün. Yer döngüsü araştırması: İki aygıtların farklı yeryüzü kapasiteleri yüzünden, toprak voltasyonu. Bu voltaj tarafından sürüyor., "1 cihaz" tarafından oluşturduğu döngü arasındaki akışlar, kablo bağlantısı, aygıt 2, ve yere". Devre dengesiyle, her kablodaki akışı farklıdır., bu yüzden farklı bir mod voltaj oluşturulacak, devreye karıştıracak. Yer dönüşünün araştırması yeryüzü dönüşünün yüzünden, bazen bir cihazın yerel kablosu bağlantısı kesildiğinde, müdahale fenomeni ortadan kayboluyor., Çünkü yeryüzü kablo bağlantısı kesildiğinde. Bu fenomen sık sık sık sık sık sık sık karışıklığında oluşur.. Müdahale frekansı yüksek olduğunda, Yer kablosunun bağlantısı kesilmesi ya da olmaması önemli değil..
2.2 Common Impedance Interference
In digital circuits, sinyalin yüksek frekansı yüzünden, Yer kablosu sık sık büyük bir impedans sunuyor.. Şu an, birkaç devre toprak kablosu paylaşırken, Dünya kablosunun engellemesi yüzünden, Bir devreğin toprak potansiyeli diğer devreğin operasyon akışından modüle edilecek., Bu yüzden bir devredeki sinyal başka bir devre ile birleştirilecek, Bu bağlantı, ortak impedans bağlantısı denir.. Ortak impedans bağlantısını çözmenin yöntemi, ortak yeryüzündeki kabloların impedansını azaltmak., ya da tek noktaları kullanarak ortak impedans'ı tamamen yok etmek için, bu bir çeşit müdahale fenomeni. Şekil 2, dört kapı olan basit bir devre.. 1. kapının çıkış seviyesi yüksekten düşük olarak değişiyor., the parasitic capacitance in the circuit (sometimes there is a filter capacitor at the input of gate 2) will discharge to the ground wire through gate 1. Yer kablosunun engellemesi yüzünden, Atışma akışı toprak hatta oluşturulmuş en yüksek voltaj olacak.. Eğer bu sefer 3. kapının çıkışı düşük olursa, En yüksek voltaj 3 kapının çıkış terminal ına ve 4 kapının giriş terminalına gönderilecek.. Eğer bu en yüksek voltajın genişliği 4. Kapının sesini aştıysa, 4. kapı kötülüğüne neden olur..
2.3 Ground loop electromagnetic coupling interference
The "ground loop" will surround a certain area. Elektromagnetik induksyonun yasasına göre, Eğer döngü çevresinde bir manyetik alanı değiştirirse, İşletilmiş bir akışı dönüşte oluşturulacak, müdahale eden. Uzay manyetik alanının değişiklikleri her yerde, Büyük bir bölge, bu kadar ciddi olan.

3. Methods to solve the ground wire interference
3.1 Solve the ground loop interference
There are three basic ideas to solve the ground loop interference: one is to reduce the impedance of the ground wire, bu yüzden araştırma voltasyonu azaltmak, Ama bu ikinci sebepten sebep olan yeryüzü döngüsünün etkisi yok.. İkinci yöntem temel yapısını değiştirmek, Bir şasi'nin yerel kablosunu başka bir şasi ile bağlayın, diğer şahsi üzerinden, yani tek nokta temel alanın. Üçüncüsü, toprak dönüsünü arttırmak., bu yüzden toprak dönüşünü azaltmak. İmparans sonsuz olduğunda, Yer dönüsü gerçekten kesildi., Bu,, toprak döngüsü yok edildi.. Bu yüzden..., Bu çözümler, yeryüzü dönüşünü çözmek için öneriliyor..
1) Float the device on one side
If one side of the circuit is left floating, Yer dönüsü kesildi., bu yüzden toprak döngüsünü yok etmek. Ama dikkatine ihtiyacı olan iki sorun var.. Birincisi, güvenlik sebeplerinden dolayı, devre yüzmeye izin verilmez.. Bu durumda., aygıtı bir induktör tarafından yerleştirmeyi düşünün. Bu şekilde., 50 Hz AC hazırlığının temel engellemesi çok küçük., ve daha yüksek frekans ile araştırma sinyali için, ekipmanın yerleştirilmesi büyük, Yer dönüşünü azaltıyor.. Ama bu şekilde sadece yüksek frekans araştırmalarının. Başka bir sorun şu ki, aygıt yüzüyor olsa da, aygıt ve toprak arasında hâlâ parazit kapasitesi var. Bu kapasitet yüksek frekanslarda düşük impedans sağlıyor ve bu yüzden yüksek frekanslar toprak döngüsünü etkili olarak azaltmıyor..
2) Use a transformer
The basic method to solve the ground loop interference is to cut off the ground loop. Bu amaç için izolasyon değiştirici kullanılır., ve iki cihaz arasındaki sinyal iletişimi manyetik alan bağlantısı tarafından, doğrudan elektrik bağlantısından kaçınmak. Şu an, Yer kablosunun ilk ve ikinci aşaması arasında görünüyor., devre giriş sonunda değil. transformatörün yüksek frekans izolasyonunun etkisini geliştirmenin bir yolu transformatörün ilk ve ikinci a şamaları arasında kalkan katını kurmak.. Ama..., Bölüm dönüştürücünün korumak katının sonu devreyi almak üzere olmalı.. Yoksa..., sadece yüksek frekans izolasyon etkisini geliştirmek, Ayrıca yüksek frekans birleşmesini daha ciddiye getirir.. Bu yüzden..., dönüştürücü sinyal alıcı cihazının yanında kurulmalı.. transformer izolasyon yöntemi bazı zorluklar var., DC'i yayınlayamaz, Çok büyük., ve maliyeti yüksektir.. İlk ve ikinci transformatörün arasındaki parazit kapasitesi yüzünden, yüksek frekanslardaki izolasyon etkisi pek iyi değildir..
3) Use Optical Isolation Elements
Transmitting signals with light is an ideal solution to ground loop problems. Görüntü 3'de gösterildiği gibi, optokopler cihazının parasitik kapasitesi yaklaşık 2 pF, bu yüzden çok yüksek frekanslarda. Eğer optik fiber kullanılırsa, Parazitik kapasitenin sorunu yok., ve çok mükemmel bir izolasyon etkisi. Ama..., optik fibriklerin kullanımı diğer sorunları, benzer: daha büyük güç ihtiyacı, daha fazla periferik aygıtlarının ihtiyacı, analog sinyallerin ihtiyaçlarını yerine getiremez., optik kabloların kurulması ve tutuklaması daha karmaşık. Kullandığında, pay attention to the use of optical isolation components
4) Use a common mode choke
The ground wire voltage is actually a common mode voltage, Kablodaki akışlar, bu voltaj tarafından kullanılan ortak modudur.. Bağlantı kablosunda ortak bir mod boğulması yeryüzünün döngüsünü arttırmak için eşittir., böylece yeryüzü döngüsü belirli bir yeryüzü voltajı altında azaltılacak.. Ama ortak moda boğulmasının parasitik kapasitesini kontrol etmek için dikkat edin., yoksa yüksek frekans araştırmalarının izolasyon etkisi çok zayıf.. Ortak modun boğulması, Parazitik kapasitesi daha büyük ve yüksek frekans izolasyonu daha kötü.
5) Suppression of ground loop interference by balanced circuit
A balanced circuit is defined as two conductors and the circuit they connect to have the same impedance with respect to a ground wire or other reference object. Yüksek frekanslarda dengelenmek çok zor., ve gerçek devre birçok parazit faktörü olacak, parazit kapasitesi gibi, inceleme ve. Bu parametreler devre impedansında daha büyük bir rol oynuyor.. Bu parazitik parametrelerin kesinlikleri yüzünden, devrelerin engellemesi de, Bu yüzden iki yöneticinin engellemesi tam olarak aynı olduğunu garanti etmek zor.. Bu yüzden..., yüksek frekanslarda, devre dengesi sık sık zayıf., Bu da anlamına geliyor ki, dengelenmiş devre, yeryüzü döngüsünde daha yüksek frekanslar ile karşılaşma etkisi var..

3.2 Eliminate common impedance coupling
There are two ways to eliminate the common impedance coupling. Birisi, ortak yeryüzü kablosunun engellemesini azaltmak., bu yüzden ortak yeryüzündeki kablolar da, bu yüzden ortak impedans bağlantısını kontrol ediyor. Başka bir yöntem, uygun yerleştirme yöntemleri üzerinden karşılaşmaya yakın olan devrelerin ortak yerel kablosundan kaçınmak.. Genelde, güçlü şu anki devrelerin ve zayıf devrelerin paylaşılmış yeryüzü kablosundan kaçınması gerekiyor., ve dijital devrelerin ve analog devrelerin. Parallel yerleştirmenin zorluğu, yerleştirmek için çok fazla kablo var.. Bu yüzden..., pratik olarak, paralel bir noktada tüm devrelerin. Daha az karşılaştığı devreler için, Sıradaki tek nokta yerleştirme kullanılabilir. Örneğin, devreler güçlü sinyallere göre, zayıf sinyaller, analog sinyaller, dijital sinyaller, etc.., Sonra da aynı devrelerin içinde bir dizi nokta temel alanı kullanır., Görüntü 4'de, ve farklı çeşitli devreler kullanımı paralel bir nokta yerleştirmesi, Görüntü 5'de gösterildiği gibi. Sinyal frekansı 1 MHz'den aşağı olduğunda, Tek nokta yerleştirme yöntemi bir döngü oluşturmasını engellemek için kullanılabilir. Sinyal frekansı 10 MHz'den yüksek olduğunda, toprak kablo impedansını mümkün olduğunca azaltmak için çoklu nokta temel alanı kullanın. Elektrik çizgi ve toprak çizgi kapalı döngü alanını azaltmak için izlerin en yakın olmalı., Bu yüzden dışarıdaki manyetik alanın döngü kesmesine sebep olan elektrik alanın araştırmalarını, ve döngünün dış elektromanyetik radyasyonunu. Daha önce bahsettiği gibi, Yer kablosunun imkansızlığını azaltmakta olan sorun, yeryüzü kablosunun etkinliğini azaltmak. Yer kablosu olarak düz bir yönetici kullanabilirsiniz., veya yer kablosu olarak uzakta olan birçok paralel yönetici kullanabilirsiniz. Şimdi... PCB tahtası, Çift katı tahtasında yeryüzü kablo ağı yerleştirmek üzere. Çok katı tahtasında, Özel bir katı, impedansını azaltmak için yeryüzü kablo olarak kullanılabilir.

4. Conclusion
Anti-interference design is an important part of single-chip system design, tasarımın kalitesi sık sık bütün sistemin başarısına ya da başarısızlığına karar verir.. Yerleştirme hakkında, Elektromagnetik uyumluluğunda birçok monografi detaylı tartışmalar. Ama..., temel metodu deneyler üzerinden seçilmeli, yeryüzü kablo araştırmaları da deneylerle bulunmalı ve yok edilmeli.. Bu kağıt, yerel kabloların nedenlerini ve çözümlerini tanıtıyor., Yer kablosunun tasarımında genel metodları ve prensipleri açıklıyor.. Sadece teoryanın doğruluğu altında., bir sürü test süreci ve tecrübelerin birleşmesinden sonra, Düzenleme sisteminin tasarlama metodunu daha iyi anlayabilir miyiz?, böylece güveniliğini daha iyi geliştirmek için Bastırılmış devre tahtaları İş.